一种隧道自动开槽系统及应急处理方法技术方案

本发明专利技术涉及隧道开槽技术领域，本发明专利技术公开了一种隧道自动开槽系统及应急处理方法，包括平板车、发电机、机器人固定装置、工业机器人、开槽装置、控制子系统；所述开槽装置包括支架，所述支架连接于工业机器人的自由端，所述支架上滑动连接有滑台，所述滑台上连接有开槽电机，所述开槽电机上连接有开槽刀具，所述滑台能够带动开槽电机将开槽刀具从槽内抽离；所述控制子系统包括上位机控制系统、电气控制系统和机器人控制系统；所述上位机控制系统分别连接电气控制系统与机器人控制系统，所述上位机控制系统用于显示所述用户控制界面和实现人机交互用于处理应急信号，所述应急处理方法用于系统断电或设备故障可能引起铁路运行中断的紧急情况。的紧急情况。的紧急情况。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道自动开槽系统及应急处理方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工设备及方法
，特别是一种隧道自动开槽系统及应急处理方法。

技术介绍

[0002]对于铁路隧道内部渗漏水的治理问题，目前通常采用堵排结合的方法进行处理。除了钻孔进行注浆封堵之外，还采用在渗水区开设倒梯形槽，在其中埋设PVC透水盲管并固定。目前在铁路施工中，开设排水槽多数采用人工开凿的方法。由于隧道穹顶较高，需要借助脚手架才能进行施工，而铁路还肩负着日常运输任务，所以施工时间非常受限，再加之人工开槽速度慢，所以施工效率非常低，无法满足作业需求。
[0003]采用机器人代替人工进行隧道排水槽开槽，能够有效减轻工人劳动强度，经济效益突出，实用性强，但是在隧道开槽过程中往往会遇到各种意外情况导致开槽不能继续，若发电机故障导致系统断电或机器人故障，造成机器人臂及开槽刀具无法回收到停机状态，达不到平板车及机器人运行需保持的安全限界，导致机器人开槽系统连同平板车无法在规定时间内移动到车站等限定位置，引起铁路正常运行中断的严重后果，对此，目前还没有专门的应急处理方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的出现停电及机器人故障情况时，开槽刀具及机器人臂无法从已开的槽内退出，造成机器人臂及开槽刀具无法回收到停机状态，达不到平板车及机器人运行需保持的安全限界，导致机器人开槽系统连同平板车无法在规定时间内移动到车站等限定位置，引起铁路正常运行中断的严重后果，提供一种隧道自动开槽系统及应急处理方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种隧道自动开槽系统，包括平板车、发电机、机器人固定装置、工业机器人、开槽装置、控制子系统，所述发电机、机器人固定装置与控制子系统均固定连接在所述平板车上；
[0007]所述控制子系统包括上位机控制系统、电气控制系统和机器人控制系统；所述上位机控制系统分别连接所述电气控制系统与所述机器人控制系统，所述机器人控制系统的信号输出端为所述控制子系统的第一控制信号输出端，所述电气控制系统的控制信号输出端为所述控制子系统的第二控制信号输出端；所述控制子系统的第一控制信号输出端连接所述工业机器人的信号输入端，所述控制子系统的第二控制信号输出端与所述开槽电机的信号输入端连接；
[0008]所述工业机器人上安装有扫描装置，所述扫描装置的信号输入端与电气控制系统的信号输出端连接，所述扫描装置的信号输出端与电气控制系统的信号输入端连接，所述扫描装置用于扫描作业面得到扫描信息；所述扫描信息包括工作面的凸起物尺寸；
[0009]所述开槽装置包括支架，所述支架连接于工业机器人的自由端，所述支架上滑动连接有滑台，所述滑台上连接有开槽电机，所述开槽电机上连接有开槽刀具，所述滑台能够带动开槽刀具从已开的槽内抽离。
[0010]上述技术方案所述的一种隧道自动开槽系统，通过上位机控制电气控制系统，使电气控制系统控制机器人进行开槽作业；在有工业机器人带动开槽电机进行开槽作业前，通过扫描装置对作业面进行扫描，得到工作面的扫描信息，能够识别工作面的凸起物，再由上位机根据扫描信息生成开槽轨迹，从而使开槽刀具在开槽过程中避开危险的凸起物，避免开槽过程中开槽刀具的损坏，节约了施工成本，不会因刀具损坏而耗费时间更换刀具，提高了施工效率。采用将开槽电机连接于滑台上、滑台与支架滑动连接的方式，能够通过移动滑台位置的方式带动开槽电机将开槽刀具从槽内退出，实现了能够在断电的情况下将开槽刀具从槽内退出，使工业机器人的机器人臂及开槽刀具位于安全限界内，能够快速将上述方案中的隧道自动开槽系统运出隧道外，及时恢复铁路运行，避免了引起铁路运行中断的严重后果。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述支架上固定连接有气缸与第一导轨，所述气缸的推杆与滑台连接，所述滑台下侧设置有第一滑块，所述第一滑块沿第一导轨滑动。
[0012]滑台与气缸的推杆连接，使得滑台的运动不需要电力驱动，能够在系统断电后移动滑台，使刀具退出已开的槽内。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述机器人固定装置为可升降固定座。
[0014]通过调节机器人固定装置的高度，可以使工业机器人位于隧道安全限界内，避免在移动平板车时对自动开槽系统造成损坏从而引起无法及时将机器人移出铁路运行线路的严重后果。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述机器人固定装置包括固定板、滑动板与安装板，所述固定板固定在平板车上，所述滑动板位于固定板与安装板之间并滑动连接于固定板上；所述安装板与滑动板之间连接有剪叉结构，所述剪叉结构采用液压缸实现升降，所述剪叉结构的两根剪叉臂的转动连接处设置有失电制动器，所述失电制动器的信号输入端与控制子系统的第二控制信号输出端连接；所述失电制动器还配备有备用电源，所述工业机器人固定在安装板上。
[0016]所述失电制动器能够在断电时进行制动，阻止剪叉结构运动，避免了安装在安装板上的工业机器人坠落；备用电源能够在系统断电的情况下为失电制动器提供电源，使得系统断电后也能够调节机器人固定装置的高度；滑动板与固定板滑动连接，能够移动工业机器人与开槽装置的位置，方便将整个自动开槽系统从隧道内安全拖出，在实现调节机器人固定装置高度的同时兼顾了安全性。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述固定板上设置有第二导轨与多个定位块，所述滑动板下表面固定连接有第二滑块，所述第二滑块沿第二导轨滑动；所述固定板与滑动板之间还连接有丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构用于带动滑动板沿第二导轨滑动；所述安装板与定位块之间固定连接有定位螺栓。
[0018]通过机械结构操纵安装板带动工业机器人左右移动，使得在断电情况下也能将工业机器人移动至隧道的安全限界内，避免在故障状况下因无法将工业机器人移至安全界限内而引起铁路运行中断的严重后果。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述开槽电机上设置有温度传感器与电流传感器，所述温度传感器与电流传感器的信号输出端均与电气控制系统的信号输入端连接。
[0020]开槽电机上设置的温度传感器能够收集开槽电机工作时的数据，数据最终被传送至上位机，由上位机对数据进行分析，以实现对开槽电机工作状态的监控。
[0021]作为本专利技术的优选方案，所述上位机控制系统包括上位机和人机交互触摸显示屏；所述上位机用于生成用户控制界面和根据所述扫描信息生成开槽轨迹；所述人机交互触摸显示屏用于显示所述用户控制界面和实现人机交互；
[0022]所述人机交互包括操作人员在用户控制界面进行所述自动开槽系统的启动、暂停开槽、停止开槽等命令的选择和预先浏览开槽轨迹并执行机器人预走轨迹操作以及设置工作参数，当实际工作参数超过设置的工作参数时，电气控制系统发出应急信号。
[0023]本专利技术还公开了一种隧道自动开槽系统的应急处理方法，采用了上述的一种隧道开槽系统，用于处理所述应急信号，其特征在于，所述电气控制系统发出应急信号时，所述上位机产生第一处理信号、第二处理信号、第三处理信号与第四处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道自动开槽系统，包括平板车(10)、发电机(11)、机器人固定装置(2)、工业机器人(12)、开槽装置(3)、控制子系统，所述发电机(11)、机器人固定装置(2)与控制子系统均固定连接在所述平板车(10)上；其特征在于，所述控制子系统包括上位机控制系统(13)、电气控制系统(14)和机器人控制系统(15)；所述上位机控制系统(13)分别连接所述电气控制系统(14)与所述机器人控制系统(15)，所述机器人控制系统(15)的信号输出端为所述控制子系统的第一控制信号输出端，所述电气控制系统(14)的控制信号输出端为所述控制子系统的第二控制信号输出端；所述控制子系统的第一控制信号输出端连接所述工业机器人(12)的信号输入端，所述控制子系统的第二控制信号输出端与所述开槽电机(33)的信号输入端连接；所述工业机器人(12)上安装有扫描装置(16)，所述扫描装置(16)的信号输入端与电气控制系统(14)的信号输出端连接，所述扫描装置(16)的信号输出端与电气控制系统(14)的信号输入端连接，所述扫描装置(16)用于扫描作业面得到扫描信息；所述扫描信息包括工作面的凸起物尺寸；所述开槽装置(3)包括支架(31)，所述支架(31)连接于工业机器人(12)的自由端，所述支架(31)上滑动连接有滑台(32)，所述滑台(32)上连接有开槽电机(33)，所述开槽电机(33)上连接有开槽刀具(34)，所述滑台(32)能够带动开槽刀具(34)从已开的槽内抽离。2.根据权利要求1所述的一种隧道自动开槽系统，其特征在于，所述支架(31)上固定连接有气缸(35)与第一导轨(36)，所述气缸(35)的推杆与滑台(32)连接，所述滑台(32)下侧设置有第一滑块(37)，所述第一滑块(37)沿第一导轨(36)滑动。3.根据权利要求2所述的一种隧道自动开槽系统，其特征在于，所述机器人固定装置(2)为可升降固定座。4.根据权利要求3所述的一种隧道自动开槽系统，其特征在于，所述机器人固定装置(2)包括固定板(21)、滑动板(22)与安装板(23)，所述固定板(21)固定在平板车(10)上，所述滑动板(22)位于固定板(21)与安装板(23)之间并滑动连接于固定板(21)上；所述安装板(23)与滑动板(22)之间连接有剪叉结构(24)，所述剪叉结构(24)采用液压缸实现升降，所述剪叉结构(24)的两根剪叉臂的转动连接处设置有失电制动器(25)，所述失电制动器(25)的信号输入端与控制子系统的第二控制信号输出端连接；所述失电制动器(25)还配备有备用电源(29)，所述工业机器人(12)固定在安装板(23)上。5.根据权利要求4所述的一种隧道自动开槽系统，其特征在于，所述固定板(21)上设置有第二导轨(26)与多个定位块(27)，所述滑动板(22)下表面固定连接有第二滑块，所述第二滑块沿第二导轨(26)滑动；所述固定板(21)与滑动板(22)之间还连接有丝杆(28)螺母结构，所述丝杆(28)螺母结构用于带动滑动板(22)沿第二导轨(26)滑动；所述安装板(23)与定位块(27)之间固定连接有定位螺栓。6.根据权利要求5所述的一种隧道自动开槽系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凌武，雷刚，廖云洋，胡明华，李泽伦，郭武士，欧静，陈亮，唐豪，施芸，王银，盛磊，韩凌峰，
申请(专利权)人：中铁二局第五工程有限公司四川工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：